JP7438009B2 - laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing device.
特許文献1には、ワークを保持する保持機構と、保持機構に保持されたワークにレーザ光を照射するレーザ照射機構と、を備えるレーザ加工装置が記載されている。特許文献1に記載のレーザ加工装置では、集光レンズを有するレーザ照射機構が基台に対して固定されており、集光レンズの光軸に垂直な方向に沿ったワークの移動が保持機構によって実施される。
ところで、上述したようなレーザ加工装置にあっては、加工速度の向上が望まれている。そのためには、保持機構によるワークの移動速度を増大させることが考えられる。しかしながら、保持機構によるワークの移動速度の増大には限界がある。これに対して、例えば、保持機構によるワークの移動と共に、反対方向にレーザ照射機構を移動させることによって、レーザ光の集光点のワークに対する移動速度を向上させることが考えられる。しかしながら、上述したように、特許文献1に記載のレーザ加工装置にあっては、レーザ照射機構が基台に対して固定されているため、レーザ照射機構を移動させることが困難である。したがって、特許文献1に記載のようなレーザ加工装置では、さらなる加工速度の向上が困難である。
Incidentally, in the laser processing apparatus as described above, it is desired to improve the processing speed. To this end, it is conceivable to increase the moving speed of the workpiece by the holding mechanism. However, there is a limit to the increase in the movement speed of the workpiece by the holding mechanism. On the other hand, it is conceivable to improve the moving speed of the focal point of the laser beam with respect to the workpiece, for example, by moving the laser irradiation mechanism in the opposite direction as the workpiece is moved by the holding mechanism. However, as described above, in the laser processing apparatus described in
そこで、本発明は、加工速度の向上を可能とするレーザ加工装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus that can improve processing speed.
本発明に係るレーザ加工装置は、第1方向に沿って延びると共に第1方向に交差する第2方向に沿って配列された複数のラインが設定された対象物に、ラインに沿ってレーザ光を照射することによって、ラインに沿って対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、対象物を支持するための支持部と、支持部に支持された対象物に対してレーザ光を照射するための第1レーザ加工ヘッドと、支持部に支持された対象物を撮像するためのカメラと、支持部を第1方向に沿って移動させるための第1移動機構と、少なくとも第1レーザ加工ヘッドを第1方向及び第2方向に沿って移動させるための第2移動機構と、第1レーザ加工ヘッドからレーザ光が出力されている状態において、第1方向に沿って支持部と第1レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように第1移動機構及び第2移動機構を制御することにより、ラインに沿って対象物にレーザ光を照射する照射処理を実施する制御部と、を備え、第2移動機構は、第1方向に沿って延びると共に第1レーザ加工ヘッドが取り付けられており、第1レーザ加工ヘッドを第1方向に沿って移動させるための第1移動部と、第2方向に沿って延びると共に第1移動部が取り付けられており、第1移動部を第2方向に沿って移動させるための第2移動部と、を含み、カメラは、第1移動部とは異なる部材を介して第2移動部に取り付けられている。 A laser processing device according to the present invention applies a laser beam along the lines to an object on which a plurality of lines are set, which extend along a first direction and are arranged along a second direction that intersects the first direction. A laser processing device for forming a modified region on a target object along a line by irradiating the target object, the device includes a support part for supporting the target object, and a laser beam applied to the target object supported by the support part. a first laser processing head for irradiating light; a camera for capturing an image of the object supported by the support; a first movement mechanism for moving the support in the first direction; a second moving mechanism for moving the first laser processing head along the first direction and the second direction; a control unit that performs an irradiation process of irradiating a target object with laser light along a line by controlling the first moving mechanism and the second moving mechanism to move the first laser processing head in opposite directions; , the second moving mechanism extends along the first direction and is attached with the first laser processing head, and the second moving mechanism includes a first moving section for moving the first laser processing head along the first direction. , a second moving section extending along the second direction and having the first moving section attached thereto, for moving the first moving section along the second direction; It is attached to the second moving part via a member different from that of the second moving part.
このレーザ加工装置では、対象物を支持するための支持部が、第1移動機構によって少なくとも第1方向に移動可能とされており、且つ、支持部に支持された対象物に対してレーザ光を照射するための第1レーザ加工ヘッドが、第2移動機構によって第1方向及び第2方向に移動可能とされている。第1方向は、対象物に設定された加工予定のラインの延在方向が設定される方向であり、第2方向は、当該ラインの配列方向に設定される方向である。これにより、このレーザ加工装置では、制御部の制御のもとで、第1方向に沿って支持部と第1レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させながら、当該ラインに沿って対象物にレーザ光を照射する照射処理を実施できる。よって、レーザ光の照射に際して対象物側のみを移動させる場合と比較して、加工速度を向上可能である。 In this laser processing device, the support part for supporting the object is movable in at least the first direction by the first moving mechanism, and the laser beam is emitted to the object supported by the support part. A first laser processing head for irradiation is movable in a first direction and a second direction by a second moving mechanism. The first direction is a direction in which the extending direction of lines to be processed set on the object is set, and the second direction is a direction in which the lines are arranged. As a result, in this laser processing apparatus, under the control of the control section, the support section and the first laser processing head are moved in mutually opposite directions along the first direction, and the target object is moved along the line. Irradiation treatment that irradiates laser light can be performed. Therefore, processing speed can be improved compared to the case where only the object side is moved during irradiation with laser light.
特に、このレーザ加工装置では、対象物を撮像するためのカメラが、第1レーザ加工ヘッドの第1方向の移動を担う第1移動部と別の部材を介して、第2移動部に取り付けられている。このため、照射処理の際に、カメラを付随させずに第1レーザ加工ヘッド(及び支持部)のみを第1方向に沿って移動させることができる。よって、第1レーザ加工ヘッドの第1方向に沿った移動速度をより向上させ、加工速度を確実に向上可能である。 In particular, in this laser processing apparatus, a camera for capturing an image of the object is attached to the second moving part via a member different from the first moving part responsible for moving the first laser processing head in the first direction. ing. Therefore, during the irradiation process, only the first laser processing head (and the support section) can be moved along the first direction without accompanying the camera. Therefore, the moving speed of the first laser processing head along the first direction can be further improved, and the processing speed can be reliably improved.
なお、このレーザ加工装置では、上記のとおり、照射処理の際に支持部と第1レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させることにより、対象物に対するレーザ光の集光点の移動速度を向上させ得る。換言すれば、集光点の目標の移動速度が、支持部及び第1レーザ加工ヘッドのそれぞれで分担される。このため、支持部及び第1レーザ加工ヘッドの一方を移動させる場合と比較して、それぞれの移動速度を抑えることが可能である。この結果、支持部及び第1レーザ加工ヘッドの加減速に係る時間及び距離が削減され得る。 As mentioned above, in this laser processing device, by moving the support part and the first laser processing head in opposite directions during the irradiation process, the moving speed of the focal point of the laser beam on the target object is improved. It can be done. In other words, the target moving speed of the condensing point is shared between the support section and the first laser processing head. For this reason, it is possible to suppress the movement speed of each of the support section and the first laser processing head compared to the case where either one is moved. As a result, the time and distance involved in accelerating and decelerating the support section and the first laser processing head can be reduced.
さらに、レーザ加工装置によれば、第1方向に関するフットプリントの削減が可能である。すなわち、照射処理に際して支持部のみを移動させる場合には、支持部の移動距離は少なくとも支持部に支持された対象物のラインの長さ以上となる。一方、上記のように、照射処理に際して支持部及び第1レーザ加工ヘッドを互いに反対方向に移動させる場合には、支持部の移動距離は、当該ラインの長さから支持部の移動距離を減じた距離まで減少させ得る。換言すれば、この場合には、支持部の移動距離と第1レーザ加工ヘッドの移動距離との合計が当該ラインの長さ以上となればよい。よって、レーザ加工装置によれば、第1方向についてフットプリントの削減を図ることができる。 Furthermore, according to the laser processing device, it is possible to reduce the footprint in the first direction. That is, when only the support part is moved during the irradiation process, the moving distance of the support part is at least the length of the line of the object supported by the support part. On the other hand, as described above, when the support part and the first laser processing head are moved in opposite directions to each other during the irradiation process, the movement distance of the support part is calculated by subtracting the movement distance of the support part from the length of the line concerned. can be reduced to a distance. In other words, in this case, the sum of the moving distance of the support portion and the moving distance of the first laser processing head only needs to be equal to or longer than the length of the line. Therefore, according to the laser processing apparatus, it is possible to reduce the footprint in the first direction.
本発明に係るレーザ加工装置では、第2移動機構は、第1方向に互いに対向して配置された一対の第2移動部を含み、第1移動部は、一対の第2移動部に掛け渡されて支持されていてもよい。この場合、第1レーザ加工ヘッドが確実に支持される。 In the laser processing device according to the present invention, the second moving mechanism includes a pair of second moving parts arranged opposite to each other in the first direction, and the first moving part spans the pair of second moving parts. may be supported. In this case, the first laser processing head is reliably supported.
ここで、レーザ加工ヘッドの重量は、支持部の重量よりも軽量であることが一般的である。したがって、集光点を目標の移動速度で移動させるに際して、第1レーザ加工ヘッドを支持部よりも速く移動させる(すなわち、第1レーザ加工ヘッドの速度の負担を相対的に大きくする)ことが考えられる。 Here, the weight of the laser processing head is generally lighter than the weight of the support section. Therefore, when moving the focal point at the target moving speed, it is a good idea to move the first laser processing head faster than the support (that is, to relatively increase the speed burden on the first laser processing head). It will be done.
これに対して、本発明に係るレーザ加工装置では、第1レーザ加工ヘッドには、光源から出力されたレーザ光を導入するための光ファイバが接続されており、制御部は、照射処理において、第1方向に沿った第1レーザ加工ヘッドの速さを、第1方向に沿った支持部の速さよりも小さくしてもよい。このように、第1レーザ加工ヘッドに対して、光源からレーザ光を導入するための光ファイバが接続されている場合には、第1レーザ加工ヘッドと支持部との重量の関係に関わらず、第1レーザ加工ヘッドを相対的に遅くする(すなわち、第1レーザ加工ヘッドの速度の負担を相対的に小さくする)ことによって、光ファイバの保護を図ることが可能である。 On the other hand, in the laser processing apparatus according to the present invention, the first laser processing head is connected to an optical fiber for introducing the laser light output from the light source, and the control section is configured to The speed of the first laser processing head along the first direction may be smaller than the speed of the support section along the first direction. In this way, when an optical fiber for introducing laser light from a light source is connected to the first laser processing head, regardless of the weight relationship between the first laser processing head and the support part, By making the first laser processing head relatively slow (that is, making the speed burden on the first laser processing head relatively small), it is possible to protect the optical fiber.
本発明に係るレーザ加工装置では、第2移動機構は、第1方向に沿って延びると共にカメラが取り付けられており、カメラを第1方向に沿って移動させるための第3移動部を、上記の異なる部材として含んでもよい。この場合、カメラが第1方向及び第2方向に移動可能となる。 In the laser processing apparatus according to the present invention, the second moving mechanism extends along the first direction and is attached with a camera, and the third moving section for moving the camera along the first direction is configured as described above. It may be included as a different member. In this case, the camera becomes movable in the first direction and the second direction.
本発明に係るレーザ加工装置では、支持部に支持された対象物に対してレーザ光を照射するための第2レーザ加工ヘッドを備え、第2移動機構は、第1方向に沿って延びると共に第2レーザ加工ヘッドが取り付けられており、第2レーザ加工ヘッドを第1方向に沿って移動させるための第4移動部を含み、第2移動部は、第4移動部が取り付けられており、第4移動部を第2方向に沿って移動させるための機能を有し、制御部は、照射処理において、複数のラインの一のラインに対して第1レーザ加工ヘッドからのレーザ光を照射する第1処理と、複数のラインのうちの別のラインに対して第2レーザ加工ヘッドからのレーザ光を照射する第2処理とを、少なくとも一部の時間において重複するよう実施し、第1処理では、制御部は、第1方向に沿って支持部と第1レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように第1移動機構及び第2移動機構を制御し、第2処理では、制御部は、第1方向に沿って支持部と第2レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように第1移動機構及び第2移動機構を制御してもよい。この場合、第1レーザ加工ヘッドと第2レーザ加工ヘッドとを、少なくとも一部の時間において協働させることにより、スループットが向上される。 The laser processing apparatus according to the present invention includes a second laser processing head for irradiating a laser beam onto an object supported by a support part, and the second moving mechanism extends along the first direction and has a second laser processing head. 2 laser processing heads are attached, the second laser processing head includes a fourth moving section for moving the second laser processing head along the first direction, the second moving section is attached with the fourth moving section, and the second moving section includes a fourth moving section for moving the second laser processing head along the first direction. The control unit has a function of moving the four moving parts along the second direction, and the control part is configured to move the first laser beam from the first laser processing head to one line of the plurality of lines in the irradiation process. The first process and the second process of irradiating another line of the plurality of lines with laser light from the second laser processing head are performed so as to overlap at least part of the time, and the first process , the control unit controls the first movement mechanism and the second movement mechanism to move the support unit and the first laser processing head in mutually opposite directions along the first direction, and in the second process, the control unit The first moving mechanism and the second moving mechanism may be controlled to move the support part and the second laser processing head in opposite directions along the first direction. In this case, throughput is improved by causing the first laser processing head and the second laser processing head to cooperate at least part of the time.
本発明によれば、加工速度の向上を可能とするレーザ加工装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a laser processing device that enables improvement in processing speed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、各図には、X軸、Y軸、及び、Z軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。X方向は、第1方向の一例であり、第1の水平方向である。Y方向は、第1方向に交差する第2方向の一例であり、第2の水平方向である。Z方向は、第1方向及び第2方向に交差する第3方向の一例であり、鉛直方向である。
[レーザ加工装置の構成]
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted. Note that each figure may show an orthogonal coordinate system defined by the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The X direction is an example of a first direction, and is a first horizontal direction. The Y direction is an example of a second direction that intersects with the first direction, and is a second horizontal direction. The Z direction is an example of a third direction that intersects the first direction and the second direction, and is a vertical direction.
[Configuration of laser processing equipment]
図1及び図2に示されるように、レーザ加工装置1は、移動機構5(第1移動機構)、移動機構6(第2移動機構)、支持部7、光源ユニット8、制御部9、レーザ加工ヘッド10A(第1レーザ加工ヘッド)、レーザ加工ヘッド10B(第2レーザ加工ヘッド)、及び、カメラユニット10Cを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
移動機構5は、固定部51と、移動部53と、取付部55と、を有している。固定部51は、装置フレーム1aに取り付けられている。移動部53は、固定部51に設けられたレールに取り付けられており、Y方向に沿って移動することができる。取付部55は、移動部53に設けられたレールに取り付けられており、X方向に沿って移動することができる。支持部7は、取付部55に設けられた回転軸に取り付けられており、Z方向に平行な軸線を中心として回転することができる。すなわち、移動機構5は、支持部7を、X方向及びY方向に沿って移動するための機能、及び、Z方向に沿った軸の周りに回転させるための機能を有している。
The moving
移動機構6は、一対のY軸移動部(第2移動部)61、X軸移動部(第1移動部)62A、X軸移動部(第4移動部)62B、X軸移動部(第3移動部)62C、Z軸移動部63,64,68、及び、取付部65,66,67A,67B,67C,69を有している。一対のY軸移動部61は、X方向に互いに対向して配置され、Y方向に沿って(ここでは略平行に)延びている。X軸移動部62Aは、X方向に沿って延びており、X方向の両端において、取付部67Aを介してY軸移動部61に設けられたレールに取り付けられている。すなわち、X軸移動部62Aは、一対のY軸移動部61に掛け渡されて支持されている。これにより、X軸移動部62Aは、Y軸移動部61によってY方向に沿って移動可能とされている。すなわち、Y軸移動部61は、X軸移動部62AをY方向に移動させるための機能を有している。
The moving
Z軸移動部63は、Z方向に沿って延びており、X軸移動部62Aに設けられたレールに取り付けられている。これにより、Z軸移動部63は、X軸移動部62AによってX方向に沿って移動可能とされている。Z軸移動部63には、取付部65を介してレーザ加工ヘッド10Aが取り付けられている。したがって、X軸移動部62Aは、Z軸移動部63ごと、レーザ加工ヘッド10AをX方向に沿って移動させるための機能を有している。レーザ加工ヘッド10Aは、取付部65を介して、Z軸移動部63に設けられたレールに取り付けられている。これにより、レーザ加工ヘッド10Aは、Z軸移動部63によってZ方向に沿って移動可能とされている。すなわち、Z軸移動部63は、レーザ加工ヘッド10AをZ方向に沿って移動させるための機能を有している。このように、移動機構6は、レーザ加工ヘッド10Aを、X方向、Y方向、及び、Z方向に沿って3次元的に移動可能に保持している。
The Z-
X軸移動部62Bは、X方向に沿って延びており、X方向の両端において、取付部67Bを介してY軸移動部61に設けられたレールに取り付けられている。すなわち、X軸移動部62Bは、一対のY軸移動部61に掛け渡されて支持されている。これにより、X軸移動部62Bは、Y軸移動部61によってY方向に沿って移動可能とされている。すなわち、Y軸移動部61は、X軸移動部62BをY方向に移動させるための機能を有している。
The
Z軸移動部64は、Z方向に沿って延びており、X軸移動部62Bに設けられたレールに取り付けられている。これにより、Z軸移動部64は、X軸移動部62BによってX方向に沿って移動可能とされている。Z軸移動部64には、取付部66を介してレーザ加工ヘッド10Bが取り付けられている。したがって、X軸移動部62Bは、Z軸移動部64ごと、レーザ加工ヘッド10BをX方向に沿って移動させるための機能を有している。レーザ加工ヘッド10Bは、取付部66を介して、Z軸移動部64に設けられたレールに取り付けられている。これにより、レーザ加工ヘッド10Bは、Z軸移動部64によってZ方向に沿って移動可能とされている。すなわち、Z軸移動部64は、レーザ加工ヘッド10AをZ方向に沿って移動させるための機能を有している。このように、移動機構6は、レーザ加工ヘッド10Bを、X方向、Y方向、及び、Z方向に沿って3次元的に移動可能に保持している。
The Z-
X軸移動部62Cは、X方向に沿って延びており、X方向の両端において、取付部67Cを介してY軸移動部61に設けられたレールに取り付けられている。すなわち、X軸移動部62Cは、一対のY軸移動部61に掛け渡されて支持されている。これにより、X軸移動部62Cは、Y軸移動部61によってY方向に沿って移動可能とされている。すなわち、Y軸移動部61は、X軸移動部62CをY方向に移動させるための機能を有している。
The
Z軸移動部68は、Z方向に沿って延びており、X軸移動部62Cに設けられたレールに取り付けられている。これにより、Z軸移動部68は、X軸移動部62CによってX方向に沿って移動可能とされている。Z軸移動部68には、取付部69を介してカメラユニット10Cが取り付けられている。したがって、X軸移動部62Cは、Z軸移動部68ごと、カメラユニット10CをX方向に沿って移動させるための機能を有している。カメラユニット10Cは、取付部69を介して、Z軸移動部68に設けられたレールに取り付けられている。これにより、カメラユニット10Cは、Z軸移動部68によってZ方向に沿って移動可能とされている。すなわち、Z軸移動部68は、カメラユニット10CをZ方向に沿って移動させるための機能を有している。このように、移動機構6は、カメラユニット10Cを、X方向、Y方向、及び、Z方向に沿って3次元的に移動可能に保持している。
The Z-
ここで、X軸移動部62A、X軸移動部62B、及び、X軸移動部62Cは、Y方向に沿って順に配列されている。したがって、Z方向からみたとき、レーザ加工ヘッド10A、レーザ加工ヘッド10B、及び、カメラユニット10Cも、Y方向に沿って順に配列されることとなる。このため、レーザ加工装置1では、カメラユニット10Cが間に介在することなく、Y方向についてレーザ加工ヘッド10Aとレーザ加工ヘッド10Bとが互いに近接するように移動可能とされている。
Here, the
支持部7は、上述したように、移動機構5の取付部55に設けられた回転軸に取り付けられており、Z方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。つまり、支持部7は、X方向及びY方向のそれぞれに沿って移動することができ、Z方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。支持部7は、X方向及びY方向に沿って対象物100を支持する。対象物100は、例えば、ウェハである。
As described above, the
レーザ加工ヘッド10Aは、Z方向において支持部7と対向した状態で、支持部7に支持された対象物100に対してレーザ光L1を照射するためのものである。レーザ加工ヘッド10Bは、Z方向において支持部7と対向した状態で、支持部7に支持された対象物100に対してレーザ光L2を照射するためのものである。
The
カメラユニット10Cは、一対のカメラACを含む。一対のカメラACは、互いに異なる倍率を有しており、Z方向において支持部7と対向した状態で、支持部7に支持された対象物100を撮像するためのものである。カメラACは、例えば、対象物100を透過する光を用いて、対象物100のデバイスパターンや、改質領域及び改質領域から延びる亀裂の形成状態等を撮像することができる。カメラACによって得られた画像は、例えば、対象物100に対するレーザ光L1,L2の照射位置のアライメントや、レーザ光L1,L2の照射条件の調整に供される。
光源ユニット8は、1対の光源81,82を有している。光源81は、レーザ光L1を出力する。レーザ光L1は、光源81の出射部81aから出射され、光ファイバ2によってレーザ加工ヘッド10Aに導光される。すなわち、レーザ加工ヘッド10Aには、光源81から出力されたレーザ光L1を導入するための光ファイバ2が接続されている。光源82は、レーザ光L2を出力する。レーザ光L2は、光源82の出射部82aから出射され、別の光ファイバ2によってレーザ加工ヘッド10Bに導光される。すなわち、レーザ加工ヘッド10Bには、光源82から出力されたレーザ光L2を導入するための光ファイバ2が設けられている。
The
制御部9は、レーザ加工装置1の各部(複数の移動機構5,6、レーザ加工ヘッド10A,10B、カメラユニット10C、及び光源ユニット8等)を制御する。制御部9は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部9では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア(プログラム)が、プロセッサによって実行され、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信が、プロセッサによって制御される。これにより、制御部9は、各種機能を実現する。
The
以上のように構成されたレーザ加工装置1による加工の一例について説明する。当該加工の一例は、ウェハである対象物100を複数のチップに切断するために、格子状に設定された複数のラインのそれぞれに沿って対象物100の内部に改質領域を形成する例である。
An example of processing by the
まず、対象物100を支持している支持部7がZ方向において1対のレーザ加工ヘッド10A,10Bと対向するように、移動機構5が、X方向及びY方向のそれぞれに沿って支持部7を移動させる。続いて、対象物100において一方向に延在する複数のラインがX方向に沿うように、移動機構5が、Z方向に平行な軸線を中心線として支持部7を回転させる。これにより、対象物100には、X方向に沿って延びると共にY方向に沿って配列された複数のライン(図1に示されたラインC)が設定されることとなる。
First, the moving
続いて、一方向に延在する一のライン上にレーザ光L1の集光点が位置するように、移動機構6が、Y方向に沿ってレーザ加工ヘッド10Aを移動させる。その一方で、一方向に延在する他のライン上にレーザ光L2の集光点が位置するように、移動機構6が、Y方向に沿ってレーザ加工ヘッド10Bを移動させる。続いて、対象物100の内部にレーザ光L1の集光点が位置するように、移動機構6が、Z方向に沿ってレーザ加工ヘッド10Aを移動させる。その一方で、対象物100の内部にレーザ光L2の集光点が位置するように、移動機構6が、Z方向に沿ってレーザ加工ヘッド10Bを移動させる。
Subsequently, the moving
続いて、光源81がレーザ光L1を出力してレーザ加工ヘッド10Aが対象物100にレーザ光L1を照射すると共に、光源82がレーザ光L2を出力してレーザ加工ヘッド10Bが対象物100にレーザ光L2を照射する。それと同時に、一方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光L1の集光点が相対的に移動し(レーザ光L1がスキャンされ)、且つ、一方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光L2の集光点が相対的に移動する(レーザ光L2がスキャンされる)ように、移動機構5が、X方向に沿って支持部7を移動させると共に、移動機構6が、X方向に沿って、支持部7と反対方向に、レーザ加工ヘッド10A,10Bを移動させる。このようにして、レーザ加工装置1は、対象物100において一方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物100の少なくとも内部に改質領域を形成する。
Subsequently, the
続いて、対象物100において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインがX方向に沿うように、移動機構5が、Z方向に平行な軸線を中心線として支持部7を回転させる。これにより、対象物100には、X方向に沿って延びると共にY方向に沿って配列された複数の別のライン(図1に示されたラインC)が設定されることとなる。
Next, the moving
続いて、他方向に延在する一のライン上にレーザ光L1の集光点が位置するように、移動機構6が、Y方向に沿ってレーザ加工ヘッド10Aを移動させる。その一方で、他方向に延在する他のライン上にレーザ光L2の集光点が位置するように、移動機構6が、Y方向に沿ってレーザ加工ヘッド10Bを移動させる。続いて、対象物100の内部にレーザ光L1の集光点が位置するように、移動機構6が、Z方向に沿ってレーザ加工ヘッド10Aを移動させる。その一方で、対象物100の内部にレーザ光L2の集光点が位置するように、移動機構6が、Z方向に沿ってレーザ加工ヘッド10Bを移動させる。
Subsequently, the moving
続いて、光源81がレーザ光L1を出力してレーザ加工ヘッド10Aが対象物100にレーザ光L1を照射すると共に、光源82がレーザ光L2を出力してレーザ加工ヘッド10Bが対象物100にレーザ光L2を照射する。それと同時に、他方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光L1の集光点が相対的に移動し(レーザ光L1がスキャンされ)、且つ、他方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光L2の集光点が相対的に移動する(レーザ光L2がスキャンされる)ように、移動機構5が、X方向に沿って支持部7を移動させると共に、移動機構6が、X方向に沿って、支持部7と反対方向にレーザ加工ヘッド10A,10Bを移動させる。このようにして、レーザ加工装置1は、対象物100において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物100の少なくとも内部に改質領域を形成する。
Subsequently, the
なお、上述した加工の一例では、光源81は、例えばパルス発振方式によって、対象物100に対して透過性を有するレーザ光L1を出力し、光源82は、例えばパルス発振方式によって、対象物100に対して透過性を有するレーザ光L2を出力する。そのようなレーザ光が対象物100の内部に集光されると、レーザ光の集光点に対応する部分においてレーザ光が特に吸収され、対象物100の内部に改質領域が形成される。改質領域は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。
In the example of processing described above, the
パルス発振方式によって出力されたレーザ光が対象物100に照射され、対象物100に設定されたラインに沿ってレーザ光の集光点が相対的に移動させられると、複数の改質スポットがラインに沿って1列に並ぶように形成される。1つの改質スポットは、1パルスのレーザ光の照射によって形成される。1列の改質領域は、1列に並んだ複数の改質スポットの集合である。隣り合う改質スポットは、対象物100に対するレーザ光の集光点の相対的な移動速度及びレーザ光の繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。
[レーザ加工ヘッドの構成]
When the
[Laser processing head configuration]
引き続いて、レーザ加工ヘッドの構成について具体的に説明する。図3及び図4に示されるように、レーザ加工ヘッド10Aは、筐体11と、入射部12と、レーザ光調整部13と、集光部14と、を備えている。筐体11は、第1壁部21及び第2壁部22、第3壁部23及び第4壁部24、並びに、第5壁部25及び第6壁部26を有している。第1壁部21及び第2壁部22は、X方向において互いに対向している。第3壁部23及び第4壁部24は、Y方向において互いに対向している。第5壁部25及び第6壁部26は、Z方向において互いに対向している。
Subsequently, the configuration of the laser processing head will be specifically explained. As shown in FIGS. 3 and 4, the
第3壁部23と第4壁部24との距離は、第1壁部21と第2壁部22との距離よりも小さい。第1壁部21と第2壁部22との距離は、第5壁部25と第6壁部26との距離よりも小さい。なお、第1壁部21と第2壁部22との距離は、第5壁部25と第6壁部26との距離と等しくてもよいし、或いは、第5壁部25と第6壁部26との距離よりも大きくてもよい。
The distance between the
レーザ加工ヘッド10Aでは、第1壁部21は、移動機構6のY軸移動部61と反対側に位置しており、第2壁部22は、Y軸移動部61側に位置している。第3壁部23は、移動機構6の取付部65側に位置しており、第4壁部24は、取付部65とは反対側であってレーザ加工ヘッド10B側に位置している(図2参照)。すなわち、第4壁部24は、レーザ加工ヘッド10Bの筐体(第2筐体)にY方向に沿って対向する対向壁部である。第5壁部25は、支持部7とは反対側に位置しており、第6壁部26は、支持部7側に位置している。
In the
筐体11は、第3壁部23が移動機構6の取付部65側に配置された状態で筐体11が取付部65に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部65は、ベースプレート65aと、取付プレート65bと、を有している。ベースプレート65aは、Z軸移動部63に設けられたレールに取り付けられている(図2参照)。取付プレート65bは、ベースプレート65aにおけるレーザ加工ヘッド10B側の端部に立設されている(図2参照)。筐体11は、第3壁部23が取付プレート65bに接触した状態で、台座27を介してボルト28が取付プレート65bに螺合されることで、取付部65に取り付けられている。台座27は、第1壁部21及び第2壁部22のそれぞれに設けられている。筐体11は、取付部65に対して着脱可能である。
The
入射部12は、第5壁部25に配置されている。入射部12は、筐体11内にレーザ光L1を入射させる。入射部12は、X方向においては第1壁部21側に片寄っており、Y方向においては第4壁部24側に片寄っている。つまり、X方向における入射部12と第1壁部21との距離は、X方向における入射部12と第2壁部22との距離よりも小さく、Y方向における入射部12と第4壁部24との距離は、X方向における入射部12と第3壁部23との距離よりも小さい。
The
入射部12には、光ファイバ2の出射端部2aが接続されている。具体的には、入射部12は、第5壁部25に形成された孔25aを含む部分である。第5壁部25には、取付部25bが設けられている。取付部25bには、出射端部2aの本体部分2bがボルト等によって取り付けられている。この状態で、孔25aには、出射端部2aの先端部分2cが挿通されている。これにより、光ファイバ2の出射端部2aは、入射部12に対して着脱可能である。第5壁部25と本体部分2bとの間には、カバー25cが配置されている。カバー25cは、孔25aと先端部分2cとの間に形成された隙間を覆っている。一例として、出射端部2aにおいては、戻り光を抑制するアイソレータが本体部分2b内に配置されており、レーザ光L1をコリメートするコリメータレンズが先端部分2c内に配置されている。なお、入射部12は、光ファイバ2の出射端部2aが接続可能となるように構成されたコネクタ等であってもよい。
The
レーザ光調整部13は、筐体11内に配置されている。レーザ光調整部13は、入射部12から入射したレーザ光L1を調整する。レーザ光調整部13は、筐体11内において、仕切壁部29に対して第4壁部24側に配置されている。レーザ光調整部13は、仕切壁部29に取り付けられている。仕切壁部29は、筐体11内に設けられており、筐体11内の領域を第3壁部23側の領域と第4壁部24側の領域とに仕切っている。仕切壁部29は、筐体11の一部分として構成されている。レーザ光調整部13が有する各構成は、第4壁部24側において仕切壁部29に取り付けられている。仕切壁部29は、レーザ光調整部13が有する各構成を支持する光学ベースとして機能している。
The laser
集光部14は、第6壁部26に配置されている。具体的には、集光部14は、第6壁部26に形成された孔26aに挿通された状態で、第6壁部26に配置されている。集光部14は、レーザ光調整部13によって調整されたレーザ光L1を集光しつつ筐体11外に出射させる。集光部14は、X方向においては第2壁部22側に片寄っており、Y方向においては第4壁部24側に片寄っている。つまり、X方向における集光部14と第2壁部22との距離は、X方向における集光部14と第1壁部21との距離よりも小さく、Y方向における集光部14と第4壁部24との距離は、X方向における集光部14と第3壁部23との距離よりも小さい。
The
図5に示されるように、レーザ光調整部13は、反射部(第1反射部)31と、アッテネータ32と、光軸調整部33と、を有している。反射部31、アッテネータ32及び光軸調整部33は、X方向に沿って延在する第1直線A1上に配置されている。反射部31は、Z方向において入射部12と対向している。すなわち、反射部31は、Z方向において光ファイバ2の出射端部2aと対向している。反射部31は、入射部12から入射したレーザ光L1を第2壁部22側に反射する。反射部31は、例えば、ミラー又はプリズムである。アッテネータ32は、反射部31で反射されたレーザ光L1の出力を調整する。光軸調整部33は、アッテネータ32によって出力が調整されたレーザ光L1を第6壁部26側に反射する。
As shown in FIG. 5, the laser
光軸調整部33は、入射部12から入射したレーザ光L1の光軸を調整するための部分である。本実施形態では、光軸調整部33は、第1ステアリングミラー331と、反射部材332と、第2ステアリングミラー333と、を有している。
The optical
第1ステアリングミラー331は、第1直線A1上に配置されている。第1ステアリングミラー331は、ミラー331a及びホルダ331bによって構成されている。ミラー331aは、ホルダ331bに取り付けられている。ホルダ331bは、仕切壁部29に取り付けられている。ホルダ3331は、ミラー331aの向きの調整が可能となるようにミラー331aを保持している。第1ステアリングミラー331は、アッテネータ32によって出力が調整されたレーザ光L1を第6壁部26側に反射する。
The
反射部材332は、第1ステアリングミラー331で反射されたレーザ光L1を第2壁部22側に反射する。反射部材332は、例えば、ミラー又はプリズムである。
The reflecting
第2ステアリングミラー333は、第2直線A2上に配置されている。第2ステアリングミラー333は、ミラー333a及びホルダ333bによって構成されている。ミラー333aは、ホルダ333bに取り付けられている。ホルダ333bは、仕切壁部29に取り付けられている。ホルダ333bは、ミラー333aの向きの調整が可能となるようにミラー333aを保持している。第2ステアリングミラー333は、反射部材332で反射されたレーザ光L1を第6壁部26側に反射する。
The
一例として、各ホルダ331b,333bに対しては、第2壁部22に形成された蓋付の開口(図示省略)を介した工具のアクセスが可能である。これにより、後述する観察部17によって取得される画像等を見つつ工具を操作することで、集光部14に入射するレーザ光L1の光軸が集光部14の光軸に一致するように、各ミラー331a,333aの向きを調整することができる。
As an example, each
レーザ光調整部13は、ビームエキスパンダ34と、反射部(第2反射部)35と、を更に有している。光軸調整部33、ビームエキスパンダ34及び反射部35は、Z方向に沿って延在する第2直線A2上に配置されている。ビームエキスパンダ34は、光軸調整部33で反射されたレーザ光L1の径を拡大する。反射部35は、ビームエキスパンダ34で径が拡大されたレーザ光L1を第1壁部21側且つ第5壁部25側に反射する。反射部35は、例えば、ミラー又はプリズムである。
The laser
レーザ光調整部13は、反射型空間光変調器36と、結像光学系37と、を更に有している。反射型空間光変調器36、結像光学系37及び集光部14は、Z方向に沿って延在する第3直線A3上に配置されている。反射型空間光変調器36は、反射部35で反射されたレーザ光L1を変調しつつ第6壁部26側に反射する。反射型空間光変調器36は、例えば、反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)である。結像光学系37は、反射型空間光変調器36の反射面36aと集光部14の入射瞳面14aとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。結像光学系37は、3つ以上のレンズによって構成されている。
The laser
第1直線A1、第2直線A2及び第3直線A3は、Y方向に垂直な平面上に位置している。第2直線A2は、第3直線A3に対して第2壁部22側に位置している。レーザ加工ヘッド10Aでは、Z方向に沿って入射部12から筐体11内に入射したレーザ光L1は、反射部31で反射されて、第1直線A1上を進行する。第1直線A1上を進行したレーザ光L1は、光軸調整部33で反射されて、第2直線A2上を進行する。第2直線A2上を進行したレーザ光L1は、反射部35及び反射型空間光変調器36で順次に反射されて、第3直線A3上を進行する。第3直線A3上を進行したレーザ光L1は、Z方向に沿って集光部14から筐体11外に出射される。
The first straight line A1, the second straight line A2, and the third straight line A3 are located on a plane perpendicular to the Y direction. The second straight line A2 is located on the
レーザ加工ヘッド10Aは、ダイクロイックミラー15と、測定部16と、観察部17と、駆動部18と、回路部19と、を更に備えている。
The
ダイクロイックミラー15は、第3直線A3上において、結像光学系37と集光部14との間に配置されている。つまり、ダイクロイックミラー15は、筐体11内において、レーザ光調整部13と集光部14との間に配置されている。ダイクロイックミラー15は、第4壁部24側において仕切壁部29に取り付けられている。ダイクロイックミラー15は、レーザ光L1を透過させる。ダイクロイックミラー15は、非点収差を抑制する観点では、例えば、キューブ型、又は、ねじれの関係を有するように配置された2枚のプレート型が好ましい。
The
測定部16は、筐体11内において、第3直線A3に対して第1壁部21側に配置されている。つまり、測定部16は、X方向においては、集光部14に対して第1壁部21側に配置されている。測定部16は、第4壁部24側において仕切壁部29に取り付けられている。測定部16は、対象物100の表面(例えば、レーザ光L1が入射する側の表面)と集光部14との距離を測定するための測定光L10を出力し、集光部14を介して、対象物100の表面で反射された測定光L10を検出する。つまり、測定部16から出力された測定光L10は、集光部14を介して対象物100の表面に照射され、対象物100の表面で反射された測定光L10は、集光部14を介して測定部16で検出される。
The measuring
より具体的には、測定部16から出力された測定光L10は、第4壁部24側において仕切壁部29に取り付けられたビームスプリッタ20、及びダイクロイックミラー15で順次に反射され、集光部14から筐体11外に出射される。対象物100の表面で反射された測定光L10は、集光部14から筐体11内に入射してダイクロイックミラー15及びビームスプリッタ20で順次に反射され、測定部16に入射し、測定部16で検出される。
More specifically, the measurement light L10 output from the
観察部17は、筐体11内において、第3直線A3に対して第1壁部21側に配置されている。つまり、観察部17は、X方向においては、集光部14に対して第1壁部21側に配置されている。観察部17は、第4壁部24側において仕切壁部29に取り付けられている。観察部17は、対象物100の表面(例えば、レーザ光L1が入射する側の表面)を観察するための観察光L20を出力し、集光部14を介して、対象物100の表面で反射された観察光L20を検出する。つまり、観察部17から出力された観察光L20は、集光部14を介して対象物100の表面に照射され、対象物100の表面で反射された観察光L20は、集光部14を介して観察部17で検出される。
The
より具体的には、観察部17から出力された観察光L20は、ビームスプリッタ20を透過してダイクロイックミラー15で反射され、集光部14から筐体11外に出射される。対象物100の表面で反射された観察光L20は、集光部14から筐体11内に入射してダイクロイックミラー15で反射され、ビームスプリッタ20を透過して観察部17に入射し、観察部17で検出される。なお、レーザ光L1、測定光L10及び観察光L20のそれぞれの波長は、互いに異なっている(少なくともそれぞれの中心波長が互いにずれている)。
More specifically, the observation light L20 output from the
駆動部18は、第4壁部24側において仕切壁部29に取り付けられている。駆動部18は、例えば圧電素子の駆動力によって、第6壁部26に配置された集光部14をZ方向に沿って移動させる。
The
回路部19は、筐体11内において、仕切壁部29に対して第3壁部23側に配置されている。つまり、回路部19は、筐体11内において、レーザ光調整部13、測定部16及び観察部17に対して第3壁部23側に配置されている。回路部19は、仕切壁部29から離間している。回路部19は、例えば、複数の回路基板である。回路部19は、測定部16から出力された信号、及び反射型空間光変調器36に入力する信号を処理する。回路部19は、測定部16から出力された信号に基づいて駆動部18を制御する。一例として、回路部19は、測定部16から出力された信号に基づいて、対象物100の表面と集光部14との距離が一定に維持されるように(すなわち、対象物100の表面とレーザ光L1の集光点との距離が一定に維持されるように)、駆動部18を制御する。
The
なお、仕切壁部29には、測定部16、観察部17、駆動部18及び反射型空間光変調器36のそれぞれと回路部19とを電気的に接続するための配線が通る切欠き、孔等(図示省略)が形成されている。また、筐体11には、回路部19と制御部9(図1参照)とを電気的に接続するための配線等が接続されるコネクタ(図示省略)が設けられている。
Note that the
レーザ加工ヘッド10Bは、レーザ加工ヘッド10Aと同様に、筐体11と、入射部12と、レーザ光調整部13と、集光部14と、ダイクロイックミラー15と、測定部16と、観察部17と、駆動部18と、回路部19と、を備えている。ただし、レーザ加工ヘッド10Bの各構成は、図2に示されるように、1対の取付部65,66間の中点を通り且つY方向に垂直な仮想平面に関して、レーザ加工ヘッド10Aの各構成と面対称の関係を有するように、配置されている。
The
例えば、レーザ加工ヘッド10Aの筐体11は、第4壁部24が第3壁部23に対してレーザ加工ヘッド10B側に位置し且つ第6壁部26が第5壁部25に対して支持部7側に位置するように、取付部65に取り付けられている。これに対し、レーザ加工ヘッド10Bの筐体11は、第4壁部24が第3壁部23に対してレーザ加工ヘッド10A側に位置し且つ第6壁部26が第5壁部25に対して支持部7側に位置するように、取付部66に取り付けられている。
For example, in the
レーザ加工ヘッド10Bの筐体11は、第3壁部23が取付部66側に配置された状態で筐体11が取付部66に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部66は、ベースプレート66aと、取付プレート66bと、を有している。ベースプレート66aは、Z軸移動部63に設けられたレールに取り付けられている。取付プレート66bは、ベースプレート66aにおけるレーザ加工ヘッド10A側の端部に立設されている。レーザ加工ヘッド10Bの筐体11は、第3壁部23が取付プレート66bに接触した状態で、取付部66に取り付けられている。レーザ加工ヘッド10Bの筐体11は、取付部66に対して着脱可能である。
[レーザ加工ヘッドの作用及び効果]
The
[Functions and effects of laser processing head]
レーザ加工ヘッド10Aでは、入射部12から集光部14に至るレーザ光L1の光路上に、入射部12から入射したレーザ光L1の光軸を調整するための光軸調整部33が配置されている。これにより、例えば、メンテナンス等のために光ファイバ2の出射端部2aを筐体11から外し、再度、光ファイバ2の出射端部2aを入射部12に接続した際に、集光部14に入射するレーザ光L1の光軸を集光部14の光軸に一致させることができる。また、入射部12がX方向において筐体11の第1壁部21側に片寄っており、集光部14がX方向において筐体11の第2壁部22側に片寄っている。これにより、入射部12から光軸調整部33に至るレーザ光L1の光路が長くなるのを抑制することができ、その結果として、集光部14に入射するレーザ光L1の光軸が集光部14の光軸からずれるのを抑制することができる。よって、レーザ加工ヘッド10Aによれば、レーザ光L1を精度良く集光することができる。
In the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、入射部12が筐体11の第5壁部25に配置されており、レーザ光調整部13において、光軸調整部33が、反射部31及びアッテネータ32の後段(レーザ光L1の進行方向における下流側)、且つビームエキスパンダ34、反射部35、反射型空間光変調器36及び結像光学系37の前段(レーザ光L1の進行方向における上流側)に、配置されている。ビームエキスパンダ34、反射部35、反射型空間光変調器36及び結像光学系37の前段(レーザ光L1の進行方向における上流側)に配置されている。これにより、レーザ光L1の成形に関する構成である「ビームエキスパンダ34、反射部35、反射型空間光変調器36、結像光学系37及び集光部14」に入射するレーザ光L1の光軸を調整することができるため、レーザ光L1をより精度良く集光することができる。また、入射部12が第5壁部25に配置されており、レーザ光調整部13において、アッテネータ32が、反射部31と光軸調整部33との間に配置されている。これにより、アッテネータ32の適用による筐体11の大型化を抑制することができる。
In addition, in the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、レーザ光L1を出力する光源が筐体11内に設けられていないため、筐体11の小型化を図ることができる。更に、筐体11において、第3壁部23と第4壁部24との距離が第1壁部21と第2壁部22との距離よりも小さく、第6壁部26に配置された集光部14がY方向において第4壁部24側に片寄っている。これにより、第3壁部23及び第4壁部24が互いに対向するY方向に沿って筐体11を移動させる場合に、例えば、第4壁部24側に他の構成(例えば、レーザ加工ヘッド10B)が存在したとしても、当該他の構成に集光部14を近付けることができる。また、第3壁部23と第4壁部24との距離が第1壁部21と第2壁部22との距離よりも小さいため、第3壁部23及び第4壁部24が互いに対向するY方向に沿って筐体11を移動させる場合に、筐体11が占有する空間を小さくすることができる。更に、入射部12及び集光部14がY方向において第4壁部24側に片寄っているため、筐体11内の領域のうちレーザ光調整部13に対して第3壁部23側の領域に他の構成(例えば、回路部19)を配置する等、当該領域を有効に利用することができる。
Furthermore, in the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、回路部19が、筐体11内において、レーザ光調整部13に対して第3壁部23側に配置されている。これにより、筐体11内の領域のうちレーザ光調整部13に対して第3壁部23側の領域を有効に利用することができる。
Further, in the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、レーザ光調整部13が、筐体11内において、仕切壁部29に対して第4壁部24側に配置されており、回路部19が、筐体11内において、仕切壁部29に対して第3壁部23側に配置されている。これにより、回路部19で発生する熱がレーザ光調整部13に伝わり難くなるため、回路部19で発生する熱によってレーザ光調整部13に歪みが生じるのを抑制することができ、レーザ光L1を適切に調整することができる。更に、例えば空冷又は水冷等によって、筐体11内の領域のうち第3壁部23側の領域において回路部19を効率良く冷却することができる。
Furthermore, in the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、レーザ光調整部13が仕切壁部29に取り付けられている。これにより、レーザ光調整部13を筐体11内において確実に且つ安定的に支持することができる。
Further, in the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、回路部19が仕切壁部29から離間している。これにより、回路部19で発生する熱が仕切壁部29を介してレーザ光調整部13に伝わるのをより確実に抑制することができる。
Further, in the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、測定部16及び観察部17が、筐体11内の領域のうち集光部14に対して第1壁部21側の領域に配置されており、回路部19が、筐体11内の領域のうちレーザ光調整部13に対して第3壁部23側に配置されており、ダイクロイックミラー15が、筐体11内においてレーザ光調整部13と集光部14との間に配置されている。これにより、筐体11内の領域を有効に利用することができる。更に、レーザ加工装置1において、対象物100の表面と集光部14との距離の測定結果に基づいた加工が可能となる。また、レーザ加工装置1において、対象物100の表面の観察結果に基づいた加工が可能となる。
Furthermore, in the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、回路部19が、測定部16から出力された信号に基づいて駆動部18を制御する。これにより、対象物100の表面と集光部14との距離の測定結果に基づいてレーザ光L1の集光点の位置を調整することができる。
Further, in the
以上の作用及び効果は、レーザ加工ヘッド10Bによっても同様に奏される。
The above operations and effects are similarly achieved by the
また、レーザ加工装置1では、各レーザ加工ヘッド10A,10Bによってレーザ光L1が精度良く集光されるため、対象物100を効率良く且つ精度良く加工することができる。
Furthermore, in the
また、レーザ加工装置1では、1対の取付部65,66のそれぞれが、Y方向及びZ方向のそれぞれに沿って移動する。これにより、対象物100をより効率良く加工することができる。
Moreover, in the
また、レーザ加工装置1では、支持部7が、X方向及びY方向のそれぞれに沿って移動し、Z方向に平行な軸線を中心線として回転する。これにより、対象物100をより効率良く加工することができる。
[レーザ加工ヘッドの変形例]
Moreover, in the
[Modified example of laser processing head]
図6に示されるように、入射部12が筐体11の第1壁部21に配置されており、レーザ光調整部13において、光軸調整部33が、アッテネータ32の後段、且つビームエキスパンダ34、反射部35、反射型空間光変調器36及び結像光学系37の前段に、配置されていてもよい。図6に示されるレーザ加工ヘッド10Aでは、入射部12、アッテネータ32及び光軸調整部33(具体的には、光軸調整部33の第1ステアリングミラー331)が、第1直線A1上に配置されている(その他は、図5に示されるレーザ加工ヘッド10Aと同じである)。図6に示されるレーザ加工ヘッド10Aでは、アッテネータ32が、入射部12から入射したレーザ光L1の出力を調整する。これによれば、レーザ光L1の成形に関する構成である「ビームエキスパンダ34、反射部35、反射型空間光変調器36、結像光学系37及び集光部14」に入射するレーザ光L1の光軸を調整することができるため、レーザ光L1をより精度良く集光することができる。また、入射部12と光軸調整部33との間にアッテネータ32が配置されているため、アッテネータ32の適用による筐体11の大型化を抑制することができる。更に、レーザ加工装置1の低背化を図ることができる。以上の構成は、レーザ加工ヘッド10Bにも適用可能である。
As shown in FIG. 6, the
また、レーザ加工ヘッド10Aでは、図7に示されるように、入射部12が筐体11の第5壁部25に配置されており、レーザ光調整部13において、光軸調整部33が、アッテネータ32、反射部31、ビームエキスパンダ34、反射部35、反射型空間光変調器36及び結像光学系37の前段に、配置されていてもよい。図7に示されるレーザ加工ヘッド10Aでは、光軸調整部33(具体的には、光軸調整部33の第2ステアリングミラー333)、アッテネータ32及び反射部31が、第1直線A1上に配置されており、光軸調整部33(具体的には、光軸調整部33の第1ステアリングミラー331)がZ方向において入射部12と対向しており、反射部31がZ方向においてビームエキスパンダ34と対向している(その他は、図5に示されるレーザ加工ヘッド10Aと同じである)。図7に示されるレーザ加工ヘッド10Aでは、光軸調整部33が、入射部12から入射したレーザ光L1を筐体11の第2壁部22側に反射し、アッテネータ32が、光軸調整部33で反射されたレーザ光L1の出力を調整し、反射部31が、アッテネータ32によって出力が調整されたレーザ光L1を筐体11の第6壁部26側に反射し、ビームエキスパンダ34が、反射部31で反射されたレーザ光L1の径を拡大する。これによれば、レーザ光L1の成形に関する構成である「ビームエキスパンダ34、反射部35、反射型空間光変調器36、結像光学系37及び集光部14」に入射するレーザ光L1の光軸を調整することができるため、レーザ光L1をより精度良く集光することができる。また、光軸調整部33と反射部31との間にアッテネータ32が配置されているため、アッテネータ32の適用による筐体11の大型化を抑制することができる。以上の構成は、レーザ加工ヘッド10Bにも適用可能である。
Further, in the
また、図5及び図6のそれぞれに示されるレーザ加工ヘッド10Aにおいて、アッテネータ32は、光軸調整部33とビームエキスパンダ34との間に配置されていてもよい。また、図7に示されるレーザ加工ヘッド10Aにおいて、アッテネータ32は、反射部31とビームエキスパンダ34との間に配置されていてもよい。また、図5、図6及び図7のそれぞれに示されるレーザ加工ヘッド10Aにおいて、アッテネータ32は、ビームエキスパンダ34の後段(例えば、反射部35と反射型空間光変調器36との間)に配置されていてもよい。以上のそれぞれの構成は、レーザ加工ヘッド10Bにも適用可能である。
Further, in the
また、光軸調整部33は、第1ステアリングミラー331と、反射部材332と、第2ステアリングミラー333と、を有するものに限定されない。光軸調整部33は、入射部12から入射したレーザ光L1の光軸を調整するための構成を有していればよい。一例として、光軸調整部33は、X方向に沿って第1壁部21側から入射したレーザ光L1を第1壁部21側且つ第5壁部25側に反射する第1ステアリングミラー331と、第1ステアリングミラー331で反射されたレーザ光L1をZ方向に沿って第6壁部26側に反射する第2ステアリングミラー333と、を有するものであってもよい。また、第1ステアリングミラー331及び第2ステアリングミラー333のそれぞれは、電動で動作する電動ミラーであってもよい。その場合、第1ステアリングミラー331及び第2ステアリングミラー333は、観察部17によって取得された画像に基づいて各ミラー331a,333aの向きを自動で調整するように構成されていてもよい。
Further, the optical
また、筐体11は、第1壁部21、第2壁部22、第3壁部23及び第5壁部25の少なくとも1つがレーザ加工装置1の取付部65(又は取付部66)側に配置された状態で筐体11が取付部65(又は取付部66)に取り付けられるように、構成されていればよい。
Further, in the
また、回路部19は、測定部16から出力された信号、及び/又は、反射型空間光変調器36に入力する信号を処理するものに限定されず、レーザ加工ヘッドにおいて何らかの信号を処理するものであればよい。
Further, the
また、光源ユニット8は、1つの光源を有するものであってもよい。その場合、光源ユニット8は、1つの光源から出力されたレーザ光の一部を出射部81aから出射し且つ当該レーザ光の残部を出射部82aから出射するように、構成されていればよい。
[レーザ加工装置の動作等について]
Moreover, the
[About the operation of laser processing equipment]
引き続いて、レーザ加工装置1の動作について説明する。図8は、レーザ加工装置の動作を示す模式的な上面図である。図1及び以降の図においては、レーザ加工ヘッド10A,10Bの模式化された内部を示す。図1,8に示されるように、支持部7には、対象物100が支持されている。なお、図中の符号Sは、上述した測定部16や観察部17といったように、改質領域を形成するためのレーザ光L1,L2の照射に係る光学系以外の光学系を代表して示している。
Subsequently, the operation of the
対象物100には、上述したように、X方向に沿って延びると共にY方向に沿って配列された複数のラインCが設定されている。ラインCは、仮想的な線であるが、実際に描かれた線であってもよい。なお、対象物100には、Y方向に沿って延びると共にX方向に沿って配列された複数のラインも設定されているが、その図示が省略されている。
As described above, the
レーザ加工装置1は、制御部9の制御のもとで各ラインCに沿ったレーザ加工を行う照射処理を実施する。制御部9は、照射処理では、少なくとも、移動機構5による支持部7の移動と、移動機構6によるレーザ加工ヘッド10A,10Bの移動と、レーザ加工ヘッド10A及びレーザ加工ヘッド10Bからのレーザ光L1,L2の照射と、を制御する。レーザ加工装置1にあっては、制御部9は、照射処理として、第1処理と第2処理とを実行する(照射処理は、第1処理と第2処理とを含む)。
The
第1処理は、複数のラインCの一のラインCに対してレーザ加工ヘッド10Aからのレーザ光L1をX方向にスキャンする処理である。第2処理は、複数のラインCのうちの別のラインCに対してレーザ加工ヘッド10Bからのレーザ光L2をX方向にスキャンする処理である。
The first process is a process of scanning one line C of the plurality of lines C with the laser beam L1 from the
制御部9がレーザ光L1,L2をX方向にスキャンするとは、以下のような動作によりそれぞれの集光点をX方向に沿って移動させることである。すなわち、まず、移動機構6のY軸移動部61、及びZ軸移動部63,64を介して、レーザ加工ヘッド10A,10BをY方向及びZ方向に移動させて、レーザ光L1,L2の集光点を、それぞれのラインC上であって対象物100の内部となる位置に位置させた状態とする。そして、その状態において、移動機構5を介して支持部をX方向に沿って移動させると共に、X軸移動部62A,62Bを介してレーザ加工ヘッド10A,10BをX方向に沿って、支持部7と反対方向に移動させることにより、対象物100内をラインCに沿ってX方向に沿ってレーザ光L1,L2の集光点を移動させる。
When the
特に、ここでは、制御部9は、第1処理と第2処理とを、少なくとも一部の時間において重複するように実行する。すなわち、制御部9は、一のラインCに沿ってレーザ光L1がスキャンされている状態と、別のラインCに沿ってレーザ光L2がスキャンされている状態とが、同時に実現されるようにする。つまり、制御部9は、レーザ加工ヘッド10Aとレーザ加工ヘッド10Bとを同時に稼働する。これにより、1つのレーザ加工ヘッドを用いた加工に比べて明確にスループットの向上が図られる。
In particular, here, the
制御部9は、1つのラインCに沿ったレーザ光L1,L2のスキャンが完了すると、レーザ加工ヘッド10A,10Bのそれぞれを独立してラインCの間隔の分だけY方向(必要に応じてZ方向)に移動させて、次のラインCに沿ったレーザ光L1,L2のスキャン(すなわち第1処理及び第2処理)を続ける。制御部9は、概ねラインCの本数分だけこの動作を続けて行うことにより、全てのラインCに沿って改質領域Mを形成する。
When the scanning of the laser beams L1 and L2 along one line C is completed, the
このとき、制御部9は、複数のラインCのうちの対象物100のY方向の一方の端部に位置するラインCからY方向の内側のラインCに向けて順に第1処理を実行する。これと共に、制御部9は、複数のラインCのうちの対象物100のY方向の他方の端部に位置するラインCからY方向の内側のラインに向けて順に第2処理を実行する(これを主加工処理と称する)。Y方向の一方の端部に位置するラインCと、Y方向の他方の端部に位置するラインCとは、X方向について互いに同一の長さを有している。
At this time, the
この点についてより詳細に説明する。主加工処理においては、まず、制御部9は、Y軸移動部61及びZ軸移動部63を制御することにより、レーザ加工ヘッド10AをY方向及びZ方向に移動させる。これにより、レーザ光L1の集光点を、対象物100のY方向の一方の端部に位置するラインC上であって対象物100の内部となる位置に位置させた状態とする。同時に、制御部9は、Y軸移動部61及びZ軸移動部64を制御することにより、レーザ加工ヘッド10BをY方向及びZ方向に移動させる。これにより、レーザ光L2の集光点を、対象物100のY方向の他方の端部に位置するラインC上であって対象物100の内部となる位置に位置させた状態とする。このとき、レーザ光L1の集光点のX方向の位置とレーザ光L2の集光点のX方向の位置とは、例えば一致している。
This point will be explained in more detail. In the main processing, the
その状態において、制御部9は、移動機構5の移動部53を制御することにより、支持部7をX方向に沿って移動させる。また、その状態において、制御部9は、X軸移動部62Aを制御することにより、レーザ加工ヘッド10AをX方向に沿って支持部7と反対方向に移動させる。さらに、制御部9は、その状態においえt、X軸移動部62Bを制御することにより、レーザ加工ヘッド10BをX方向に沿って支持部7と反対方向に移動させる。これにより、対象物100内を、それぞれのラインCに沿ってX方向に沿ってレーザ光L1,L2の集光点が移動させられる。
In this state, the
すなわち、制御部9は、レーザ加工ヘッド10A,10Bからレーザ光L1,L2が出力されている状態において、X方向に沿って支持部7とレーザ加工ヘッド10A,10Bとを互いに反対方向に移動させるように移動機構5,6を制御することにより、それぞれのラインCに沿って対象物100にレーザ光L1,L2を照射する(照射処理を実施する)。
That is, the
特に、制御部9は、第1処理として、X方向に沿って支持部7とレーザ加工ヘッド10Aとを互いに反対方向に移動させるように、移動機構5及び移動機構6(X軸移動部62A)を制御し、第2処理として、第1処理と同一のタイミングにおいて、X方向に沿って支持部7とレーザ加工ヘッド10Bとを互いに反対方向に移動させるように、移動機構5及び移動機構6(X軸移動部62B)を制御する。これにより、それぞれのラインCに対する第1処理と第2処理とが、同時に開始されると共に同時に完了する。すなわち、ここでは、第1処理と第2処理とがその全体において重複している。これにより、ラインCに沿って対象物100の内部に改質領域Mが形成される。
In particular, as the first process, the
なお、照射処理における支持部7のX方向に沿った移動の速さと、レーザ加工ヘッド10A,10BのX方向に沿った移動の速さとの関係は、合計の速さが集光点の移動の速さの目標値に至る範囲において制御部9が任意に設定できる。一例として、ここでは、制御部9は、X方向に沿ったレーザ加工ヘッド10A,10Bの速さを、X方向に沿った支持部7の速さよりも小さくする。さらに、レーザ加工ヘッド10Aの速度及びレーザ加工ヘッド10Bの速度は、レーザ光L1,L2の照射の対象となるラインCの長さが互いに同一の場合には、互いに同一とすることができる。ただし、例えば、レーザ光L1の照射の対象となるラインCの長さと、レーザ光L2の照射の対象となるラインCの長さとが、互いに異なる場合等には、レーザ加工ヘッド10Aの速度とレーザ加工ヘッド10Bの速度とを互いに異ならせてもよい。
Note that the relationship between the speed of movement of the
続いて、制御部9は、Y軸移動部61を制御することにより、レーザ加工ヘッド10AをY方向に移動させる。これにより、レーザ光L1の集光点が、対象物100のY方向の一方の端部から1つだけ内側に位置するラインC上であって、対象物100の内部となる位置に位置させた状態とされる。同時に、制御部9は、Y軸移動部61を制御することによって、レーザ加工ヘッド10Bを移動させる。これにより、レーザ光L2の集光点が、対象物100のY方向の他方の端部から1つだけ内側に位置するラインC上であって、対象物100の内部となる位置に位置させた状態とされる。このとき、レーザ光L1の集光点のX方向の位置とレーザ光L2の集光点のX方向の位置とは、例えば一致している。
Subsequently, the
その状態において、制御部9は、移動機構5,6の制御により、支持部7とレーザ加工ヘッド10A,10BとをX方向に沿って互いに反対方向に移動させることにより、対象物100内をそれぞれのラインCに沿ってX方向に沿ってレーザ光L1,L2の集光点を移動させる。これにより、ここでも、それぞれのラインCに対する第1処理と第2処理とが、同時に開始されると共に同時に完了する。すなわち、ここでも、第1処理と第2処理とがその全体において重複している。この制御部9の動作を繰り返し行うことにより、対象物100のより内側のラインCに至るまで、レーザ加工ヘッド10Aとレーザ加工ヘッド10Bとを同時に稼働させて無駄なくレーザ加工ができる。
In this state, the
なお、各図においては、説明の必要上から、改質領域Mを実線として示しているが、対象物100の表面から実際に改質領域Mが見えていることを要さない。
Note that in each figure, the modified region M is shown as a solid line for the sake of explanation, but it is not necessary that the modified region M is actually visible from the surface of the
ここで、図9に示されるように、上記の動作を繰り返すうちに、より対象物100の内側の領域において、レーザ加工ヘッド10Aとレーザ加工ヘッド10Bとの位置関係が、互いの距離がY方向にこれ以上縮まらない位置関係(例えば、互いに接触する間近の状態)となり、且つ、それぞれの集光部14の間の距離Dに相当する対象物100の領域に、未加工のラインCが残存している場合がある。この場合には、上記のように第1処理と第2処理とを同時に実行することが困難となる。したがって、制御部9は、この場合には、次のような後加工処理を実行する。
Here, as shown in FIG. 9, as the above operation is repeated, the positional relationship between the
すなわち、図10に示されるように、制御部9は、主加工処理の結果、レーザ加工ヘッド10Aとレーザ加工ヘッド10BとがY方向について最接近したときに、対象物100におけるそれぞれの集光部14の間の領域に一部のラインCが残存しているときには、レーザ加工ヘッド10Aを対象物100の当該領域から退避させつつ、レーザ加工ヘッド10Bからのレーザ光L2を当該一部のラインCに対してX方向にスキャンする(第2処理を実行する)後加工処理を実行する。なお、レーザ加工ヘッド10Aとレーザ加工ヘッド10Bとは逆でもよい。
That is, as shown in FIG. 10, when the
これにより、全てのラインCに対してレーザ加工が完了する。その後、必要に応じて、支持部7を回転させることによりラインCに交差するラインをX方向に沿うように設定し、上記の動作を繰り返すことができる。
[レーザ加工装置の作用及び効果]
As a result, laser processing for all lines C is completed. After that, if necessary, by rotating the
[Actions and effects of laser processing equipment]
以上説明したように、レーザ加工装置1では、対象物100を支持するための支持部7が、移動機構5によってX方向に移動可能とされており、且つ、支持部7に支持された対象物100に対してレーザ光L1を照射するためのレーザ加工ヘッド10Aが、移動機構6によってX方向及びY方向に移動可能とされている。これにより、レーザ加工装置1では、制御部9の制御のもとで、X方向に沿って支持部7とレーザ加工ヘッド10Aとを互いに反対方向に移動させながら、ラインCに沿って対象物100にレーザ光L1を照射する照射処理(第1処理)を実施できる。よって、レーザ光L1の照射に際して対象物100側(支持部7)のみを移動させる場合と比較して、加工速度を向上可能である。
As explained above, in the
特に、レーザ加工装置1では、対象物100を撮像するためのカメラACが、レーザ加工ヘッド10AのX方向の移動を担うX軸移動部62Aと別の部材(X軸移動部62C)を介して、Y軸移動部61に取り付けられている。このため、照射処理の際に、カメラACを付随させずにレーザ加工ヘッド10A(及び支持部7)のみをX方向に沿って移動させることができる。よって、レーザ加工ヘッド10AのX方向に沿った移動速度をより向上させ、加工速度を確実に向上可能である。
In particular, in the
なお、レーザ加工装置1では、上記のとおり、照射処理の際に支持部7とレーザ加工ヘッド10Aとを互いに反対方向に移動させることにより、対象物100に対するレーザ光L1の集光点の移動速度を向上させ得る。換言すれば、集光点の目標の移動速度が、支持部7及びレーザ加工ヘッド10Aのそれぞれで分担される。このため、支持部7及びレーザ加工ヘッド10Aの一方を移動させる場合と比較して、それぞれの移動速度の最大値を抑えることが可能である。この結果、支持部7及びレーザ加工ヘッド10Aの加減速に係る時間及び距離が削減され得る。
In addition, in the
また、レーザ加工装置1では、移動機構6は、X方向に互いに対向して配置された一対のY軸移動部61を含み、X軸移動部62Aは、一対のY軸移動部61に掛け渡されて支持されていてもよい。この場合、レーザ加工ヘッド10Aが確実に支持される。
Furthermore, in the
ここで、レーザ加工ヘッド10Aの重量は、支持部7の重量よりも軽量であることが一般的である。したがって、集光点を目標の移動速度で移動させるに際して、レーザ加工ヘッド10Aを支持部7よりも速く移動させる(すなわち、レーザ加工ヘッド10Aの速度の負担を相対的に大きくする)ことが考えられる。
Here, the weight of the
これに対して、レーザ加工装置1では、制御部9は、照射処理において、X方向に沿ったレーザ加工ヘッド10Aの速さを、X方向に沿った支持部7の速さよりも小さくする。このように、レーザ加工ヘッド10Aに対して、光源81からレーザ光L1を導入するための光ファイバ2が接続されている場合には、レーザ加工ヘッド10Aと支持部7との重量の関係に関わらず、レーザ加工ヘッド10Aを相対的に遅くする(すなわち、レーザ加工ヘッド10Aの速度の負担を相対的に小さくする)ことによって、光ファイバ2の保護を図ることが可能である。
On the other hand, in the
さらに、レーザ加工装置1では、支持部7に支持された対象物100に対してレーザ光L2を照射するためのレーザ加工ヘッド10Bを備えている。移動機構6は、X方向に沿って延びると共にレーザ加工ヘッド10Bが取り付けられており、レーザ加工ヘッド10BをX方向に沿って移動させるためのX軸移動部62Bを含む。Y軸移動部61は、X軸移動部62Bが取り付けられており、X軸移動部62BをY方向に沿って移動させるための機能を有している。そして、制御部9は、照射処理において、複数のラインCの一のラインCに対してレーザ加工ヘッド10Aからのレーザ光L1を照射する第1処理と、複数のラインCのうちの別のラインCに対してレーザ加工ヘッド10Bからのレーザ光L2を照射する第2処理とを、少なくとも一部の時間において重複するよう実施する。このように、レーザ加工ヘッド10Aとレーザ加工ヘッド10Bとを、少なくとも一部の時間において同時に稼働させることにより、スループットが向上される。
Further, the
なお、第1処理では、制御部9は、X方向に沿って支持部7とレーザ加工ヘッド10Aとを互いに反対方向に移動させるように移動機構5及び移動機構6(X軸移動部62A)を制御し、第2処理では、制御部9は、X方向に沿って支持部7とレーザ加工ヘッド10Bとを互いに反対方向に移動させるように移動機構5及び移動機構6(X軸移動部62B)を制御する。
[レーザ加工装置の変形例]
In addition, in the first process, the
[Modified example of laser processing equipment]
以上の実施形態は、本発明に係るレーザ加工装置の一実施形態について説明したものである。したがって、上記のレーザ加工装置1は、任意に変形され得る。
The above embodiment describes one embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention. Therefore, the above
例えば、図11に示されるように、レーザ加工装置1は、レーザ加工ヘッド10Bを備えていなくてもよい。また、これに伴い、移動機構6は、レーザ加工ヘッド10Bを移動させるためのX軸移動部62B及びZ軸移動部64等を含まなくてもよい。この場合であっても、照射処理において、支持部7とレーザ加工ヘッド10Aとを互いに反対方向に移動させながらレーザ光L1を照射することにより、加工速度の向上を図ることが可能である。特に、この場合でも、照射処理の際に、カメラACを付随させずにレーザ加工ヘッド10A(及び支持部7)のみをX方向に沿って移動させることができるため、レーザ加工ヘッド10AのX方向に沿った移動速度を向上させ、より確実に加工速度を向上可能である。なお、図11~13では、取付部55の図示が省略されている。
For example, as shown in FIG. 11, the
また、図12及び図13に示されるように、レーザ加工装置1にあっては、カメラACが、レーザ加工ヘッド10AをX方向に沿って移動させるためのX軸移動部62Aに、レーザ加工ヘッド10Aと共に取り付けられることにより、X軸移動部62Aを介してY軸移動部61に取り付けられていてもよい。図12の例では、レーザ加工ヘッド10Bが備えられておらず、図13の例では、レーザ加工ヘッド10Bが備えられている。これらの場合には、カメラACを別途にY軸移動部61に取り付けるための構成が不要となり、装置構成の簡素化が図られる。この場合については、下記の付記が参照され得る。
Further, as shown in FIGS. 12 and 13, in the
また、以上の例では、X軸移動部62A,62B,62Cが、一対のY軸移動部61に掛け渡されて支持されている場合を示した。しかし、移動機構6は、単一のY軸移動部61を含み、X軸移動部62A,62B,62Cは、当該単一のY軸移動部61に片持ち梁の状態で支持されていてもよい。
Furthermore, in the above example, the
また、図1の例では、Y方向について、互いに隣接するX軸移動部62A,62Bの外側にX軸移動部62Cが設けられる例、すなわち、Z方向からみたとき、レーザ加工ヘッド10A、レーザ加工ヘッド10B、及び、カメラACがこの順でY方向に配列される例を示した。しかし、X軸移動部62A~62C、レーザ加工ヘッド10A,10B、及び、カメラACの配列は、これに限定されない。すなわち、Y方向について、X軸移動部62AとX軸移動部62Bとの間にX軸移動部62Cが配置されてもよい。この場合、Z方向からみとき、レーザ加工ヘッド10A、カメラAC、及び、レーザ加工ヘッド10Bがこの順でY方向に配列されることとなる。
In addition, in the example of FIG. 1, in the Y direction, the
さらに、上記実施形態においては、レーザ加工装置1(移動機構5)は、支持部7をY方向に移動させるための機能(移動部53)を備えていなくてもよい。この場合、支持部7側の軽量化によって、支持部7の加減速に要する距離の削減、及び、支持部7の速度上昇を図ることができる。これによれば、上述したようにレーザ加工ヘッド10A,10B速さを支持部7の速さよりも小さくする条件下において、加工速度を向上可能である。
Furthermore, in the embodiment described above, the laser processing device 1 (moving mechanism 5) does not need to have a function (moving section 53) for moving the
以上の実施形態について、以下に付記する。
[付記1]
第1方向に沿って延びると共に前記第1方向に交差する第2方向に沿って配列された複数のラインが設定された対象物に、前記ラインに沿ってレーザ光を照射することによって、前記ラインに沿って前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、
前記対象物を支持するための支持部と、
前記支持部に支持された前記対象物に対して前記レーザ光を照射するための第1レーザ加工ヘッドと、
前記支持部を第1方向に沿って移動させるための第1移動機構と、
少なくとも前記第1レーザ加工ヘッドを前記第1方向及び前記第2方向に沿って移動させるための第2移動機構と、
前記第1レーザ加工ヘッドから前記レーザ光が出力されている状態において、前記第1方向に沿って前記支持部と前記第1レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように前記第1移動機構及び前記第2移動機構を制御することにより、前記ラインに沿って前記対象物に前記レーザ光を照射する照射処理を実施する制御部と、
を備え、
前記第2移動機構は、
前記第1方向に沿って延びると共に前記第1レーザ加工ヘッドが取り付けられており、前記第1レーザ加工ヘッドを前記第1方向に沿って移動させるための第1移動部と、
前記第2方向に沿って延びると共に前記第1移動部が取り付けられており、前記第1移動部を前記第2方向に沿って移動させるための第2移動部と、
を含み、
前記第1レーザ加工ヘッドには、光源から出力された前記レーザ光を導入するための光ファイバが接続されており、
前記制御部は、前記照射処理において、前記第1方向に沿った前記第1レーザ加工ヘッドの速さを、前記第1方向に沿った前記支持部の速さよりも小さくする、
レーザ加工装置。
[付記2]
前記第2移動機構は、前記第1方向に互いに対向して配置された一対の前記第2移動部を含み、
前記第1移動部は、前記一対の第2移動部に掛け渡されて支持されている、
付記1に記載のレーザ加工装置。
[付記3]
前記支持部に支持された前記対象物を撮像するためのカメラを備え、
前記カメラは、前記第1移動部とは異なる部材を介して前記第2移動部に取り付けられている、
付記1又は2に記載のレーザ加工装置。
[付記4]
前記第2移動機構は、前記第1方向に沿って延びると共に前記カメラが取り付けられており、前記カメラを前記第1方向に沿って移動させるための第3移動部を、前記異なる部材として含む、
付記3に記載のレーザ加工装置。
[付記5]
前記支持部に支持された前記対象物に対してレーザ光を照射するための第2レーザ加工ヘッドを備え、
前記第2移動機構は、前記第1方向に沿って延びると共に前記第2レーザ加工ヘッドが取り付けられており、前記第2レーザ加工ヘッドを前記第1方向に沿って移動させるための第4移動部を含み、
前記第2移動部は、前記第4移動部が取り付けられており、前記第4移動部を前記第2方向に沿って移動させるための機能を有し、
前記制御部は、前記照射処理において、前記複数のラインの一のラインに対して前記第1レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光を照射する第1処理と、前記複数のラインのうちの別のラインに対して前記第2レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光を照射する第2処理とを、少なくとも一部の時間において重複するよう実施し、
前記第1処理では、前記制御部は、前記第1方向に沿って前記支持部と前記第1レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように前記第1移動機構及び前記第2移動機構を制御し、
前記第2処理では、前記制御部は、前記第1方向に沿って前記支持部と前記第2レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように前記第1移動機構及び前記第2移動機構を制御する、
付記1~4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
The above embodiments will be additionally described below.
[Additional note 1]
By irradiating a target object with a plurality of lines extending along a first direction and arranged along a second direction intersecting the first direction with a laser beam along the lines, the line A laser processing device for forming a modified region in the object along the
a support part for supporting the object;
a first laser processing head for irradiating the target object supported by the support section with the laser beam;
a first moving mechanism for moving the support part along a first direction;
a second movement mechanism for moving at least the first laser processing head along the first direction and the second direction;
the first moving mechanism so as to move the support part and the first laser processing head in mutually opposite directions along the first direction in a state in which the laser beam is output from the first laser processing head; and a control unit that performs an irradiation process of irradiating the object with the laser beam along the line by controlling the second moving mechanism;
Equipped with
The second moving mechanism is
a first moving unit that extends along the first direction and is attached to the first laser processing head, and is configured to move the first laser processing head along the first direction;
a second moving section that extends along the second direction, is attached to the first moving section, and is configured to move the first moving section along the second direction;
including;
An optical fiber for introducing the laser beam output from a light source is connected to the first laser processing head,
The control section makes the speed of the first laser processing head along the first direction smaller than the speed of the support section along the first direction in the irradiation process.
Laser processing equipment.
[Additional note 2]
The second moving mechanism includes a pair of second moving parts arranged opposite to each other in the first direction,
The first moving section is supported by being spanned by the pair of second moving sections.
The laser processing device according to
[Additional note 3]
comprising a camera for capturing an image of the object supported by the support section,
The camera is attached to the second moving unit via a member different from the first moving unit.
The laser processing device according to
[Additional note 4]
The second moving mechanism extends along the first direction and is attached with the camera, and includes a third moving section as the different member for moving the camera along the first direction.
The laser processing device according to appendix 3.
[Additional note 5]
comprising a second laser processing head for irradiating the object supported by the support section with a laser beam,
The second moving mechanism extends along the first direction and is attached with the second laser processing head, and includes a fourth moving section for moving the second laser processing head along the first direction. including;
The second moving unit has the fourth moving unit attached thereto and has a function of moving the fourth moving unit along the second direction,
In the irradiation process, the control unit includes a first process of irradiating one line of the plurality of lines with the laser beam from the first laser processing head, and a second process of irradiating one line of the plurality of lines with the laser beam, and another line of the plurality of lines. performing a second process of irradiating the laser beam from the second laser processing head to overlap at least part of the time;
In the first process, the control section causes the first moving mechanism and the second moving mechanism to move the support section and the first laser processing head in mutually opposite directions along the first direction. control,
In the second process, the control section causes the first moving mechanism and the second moving mechanism to move the support section and the second laser processing head in mutually opposite directions along the first direction. Control,
The laser processing device according to any one of
1…レーザ加工装置、5…移動機構(第1移動機構)、6…移動機構(第2移動機構)、7…支持部、9…制御部、10A…レーザ加工ヘッド(第1レーザ加工ヘッド)、10B…レーザ加工ヘッド(第2レーザ加工ヘッド)、61…Y軸移動部(第2移動部)、62A…X軸移動部(第1移動部)、62B…X軸移動部(第4移動部)、62C…X軸移動部(第3移動部)、100…対象物、AC…カメラ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記対象物を支持するための支持部と、
前記支持部に支持された前記対象物に対して前記レーザ光を照射するための第1レーザ加工ヘッドと、
前記支持部に支持された前記対象物を撮像するためのカメラと、
前記支持部を第1方向に沿って移動させるための第1移動機構と、
少なくとも前記第1レーザ加工ヘッドを前記第1方向及び前記第2方向に沿って移動させるための第2移動機構と、
前記第1レーザ加工ヘッドから前記レーザ光が出力されている状態において、前記第1方向に沿って前記支持部と前記第1レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように前記第1移動機構及び前記第2移動機構を制御することにより、前記ラインに沿って前記対象物に前記レーザ光を照射する照射処理を実施する制御部と、
を備え、
前記第2移動機構は、
前記第1方向に沿って延びると共に前記第1レーザ加工ヘッドが取り付けられており、前記第1レーザ加工ヘッドを前記第1方向に沿って移動させるための第1移動部と、
前記第2方向に沿って延びると共に前記第1移動部が取り付けられており、前記第1移動部を前記第2方向に沿って移動させるための第2移動部と、
を含み、
前記カメラは、前記第1移動部とは異なる部材を介して前記第2移動部に取り付けられている、
レーザ加工装置。 By irradiating a target object with a plurality of lines extending along a first direction and arranged along a second direction intersecting the first direction with a laser beam along the lines, the line A laser processing device for forming a modified region in the object along the
a support part for supporting the object;
a first laser processing head for irradiating the target object supported by the support section with the laser beam;
a camera for capturing an image of the object supported by the support section;
a first moving mechanism for moving the support part along a first direction;
a second movement mechanism for moving at least the first laser processing head along the first direction and the second direction;
the first moving mechanism so as to move the support part and the first laser processing head in mutually opposite directions along the first direction in a state in which the laser beam is output from the first laser processing head; and a control unit that performs an irradiation process of irradiating the object with the laser beam along the line by controlling the second moving mechanism;
Equipped with
The second moving mechanism is
a first moving unit that extends along the first direction and is attached to the first laser processing head, and is configured to move the first laser processing head along the first direction;
a second moving section that extends along the second direction, is attached to the first moving section, and is configured to move the first moving section along the second direction;
including;
The camera is attached to the second moving unit via a member different from the first moving unit.
Laser processing equipment.
前記第1移動部は、前記一対の第2移動部に掛け渡されて支持されている、
請求項1に記載のレーザ加工装置。 The second moving mechanism includes a pair of second moving parts arranged opposite to each other in the first direction,
The first moving section is supported by being spanned by the pair of second moving sections.
The laser processing device according to claim 1.
前記制御部は、前記照射処理において、前記第1方向に沿った前記第1レーザ加工ヘッドの速さを、前記第1方向に沿った前記支持部の速さよりも小さくする、
請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。 An optical fiber for introducing the laser beam output from a light source is connected to the first laser processing head,
The control section makes the speed of the first laser processing head along the first direction smaller than the speed of the support section along the first direction in the irradiation process.
A laser processing apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The second moving mechanism extends along the first direction and is attached with the camera, and includes a third moving section as the different member for moving the camera along the first direction.
A laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記第2移動機構は、前記第1方向に沿って延びると共に前記第2レーザ加工ヘッドが取り付けられており、前記第2レーザ加工ヘッドを前記第1方向に沿って移動させるための第4移動部を含み、
前記第2移動部は、前記第4移動部が取り付けられており、前記第4移動部を前記第2方向に沿って移動させるための機能を有し、
前記制御部は、前記照射処理において、前記複数のラインの一のラインに対して前記第1レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光を照射する第1処理と、前記複数のラインのうちの別のラインに対して前記第2レーザ加工ヘッドからの前記レーザ光を照射する第2処理とを、少なくとも一部の時間において重複するよう実施し、
前記第1処理では、前記制御部は、前記第1方向に沿って前記支持部と前記第1レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように前記第1移動機構及び前記第2移動機構を制御し、
前記第2処理では、前記制御部は、前記第1方向に沿って前記支持部と前記第2レーザ加工ヘッドとを互いに反対方向に移動させるように前記第1移動機構及び前記第2移動機構を制御する、
請求項1~4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 comprising a second laser processing head for irradiating the object supported by the support section with a laser beam,
The second moving mechanism extends along the first direction and is attached with the second laser processing head, and includes a fourth moving section for moving the second laser processing head along the first direction. including;
The second moving unit has the fourth moving unit attached thereto and has a function of moving the fourth moving unit along the second direction,
In the irradiation process, the control unit includes a first process of irradiating one line of the plurality of lines with the laser beam from the first laser processing head, and a first process of irradiating one line of the plurality of lines with the laser beam, and another line of the plurality of lines. performing a second process of irradiating the laser beam from the second laser processing head to overlap at least part of the time;
In the first process, the control section causes the first moving mechanism and the second moving mechanism to move the support section and the first laser processing head in mutually opposite directions along the first direction. control,
In the second process, the control section causes the first moving mechanism and the second moving mechanism to move the support section and the second laser processing head in mutually opposite directions along the first direction. Control,
A laser processing device according to any one of claims 1 to 4.
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